Введение к работе
:-.: ''-іс-я j
,! 'Актуальность темы. Решение социально-экономических проблем, стоя-щих перед нашим обществом, немыслимо без высоких темпов научно-технического прогресса на транспорте, в первую очередь. - на железнодорожном. Увеличение объема перевозок, интенсификация движения выдвигают новые требования к производительности систем автоматического управления движением поездов метрополитена (САУДПМ), повышают их безопасность.
Со стороны технических средств эти требования могут быть удовлетворены за счет использования передовых достижений в области информатики и связи. Внедрение современных САУДПМ, использующих микропроцессорную (МП) технику и обладающих расширенными функциональными гозможностя-ми и более высокими технико-экономическими показателями, приводит к существенному улучшению как количественных, так и качественных показателей работы метрополитенов^
При использовании МП в ответственных системах управления особую "актуальность приобретает задача анализа и обеспечения безопасности их функционирования. Это объясняется тем, что, с одной стороны, невозможно априорно проанализировать все возможные отказы, возникающие в сложных электронных устройствах и их последствия. С другої! стороны, даже абсолютно безопасная работа аппаратных средств не может гарантировать безопасной работы системы в целом, поскольку опасные ошибки могут быть и в программном обеспечении. При создании МП систем повышенной безопасности з дополнение г традиционным методам проектирования необходимо применять специальные подходы к построению аппаратного и программного обеспечения, направленные на сочетание необходимого уровня производительности с высокой степенью безопасности в условиях нормальной работы к при любых непредсказуемых повреждениях.
Важной задачей САУДПМ является управление прицельным торможением поездоз на станциях я в оборотных тупиках. В эксплуатируемых в
4 .
настоящее время на отечественных метрополитенах системах автоматического прицельного торможения (САПТ), входящих в комплексные системы автоматического управления движением поездов типа КСАУДП, КСАУПМ, не применяются специальные меры для 1 снижения вероятности проезда поездом станции в случае отказа или сбоя САПТ не исключают проезд поездом станции. Это обстоятельство, а также требования улучшения характеристик САПТ путем реализации адаптивного алгоритма прицельного торможения вызывают необходимость модернизации существующих САПТ.
Цель исследования: Целью работы является исследование, оценка и разработка методов построения, а также техническая и программная реализация микропроцессорной системы автоматического прицельного торможения поездами метрополитена повышенной безопасности.
Для достижения данной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:
проведен сравнительный анализ методов построения аппаратного и программного обеспечения МП систем, включенных непосредственно в цепь управления ответственным технологическим процессом (ОТП);
разработаны математические модели поезда, САПТ и каналов связи, создана единая компьютерная модель системы;
проведен анализ влияния помехозащищенности канала связи САПТ на показатели качества и уровень безопасности процесса управления;
осуществлена техническая и программная реализация МП САПТ повышенной безопасности;
разработаны методш.а и сгенд для лабораторных испытаний САПТ;
крозедена верификация и количественная оценка уровня безопасности, надежности и технико-экономических показателей созданной системы;
пропедсна проверка полученных теоретических результатов в эксплуатационных условиях.
Методы исследования. В.работе использованы методы теории вероятности и надежности, теории графов, дискретной математики, методы статистического анализа, структурного анализа, иммитационного моделирования, теории тяги подвижного состава.
Научная новизна работы. Диссертация содержит ряд новых научных результатов и технических решений в области анализа и повышения безопасности микропроцессорных систем управления движением поездов на метрополитене. Разработана методика количественной оценки и верификации безопасности микропроцессорных систем управления движением поезлов метрополитена, охватывающие аппаратное и программное обеспечение. На основе статистических испытаний, проведенных с помощью комплекса компьютерных моделей, впервые исследовано влияние помехозащищенности канала связи "поезд-станция" на качественные показатели работы САПТ. Предложены принципы построения, а также разработаны алгоритмы функционировяния САПТ повышенной безопасности.
Практическая ценность работы. В результате проведенных исследовании сформулированы требования к построению МП САУДП. Разработаны алгоритмы работы, техническое и программное обеспечение МП СЛПТ поездов метрополитена. Разработанная ліетодика оценки уровня безопасности САПТ может быть использована для определения количественных параметров безопасности МП систем управления на метрополитене и железнодорожном транспорте. Разработана методика, техническое и программное обеспечение стенда для лабораторных испытаний и наладки МП САПТ. Проведены линейные испытания системы на Таганско-Краснопресненской линии, подтвердившие правильность теоретических результатов работы.
Разработанные предложения по защите программными средствами системы от помех з канале сьязи повышают эффективность управления и безопасность пвнжс.чия поездов.
б .
Предложенные методы анализа и проектирования аппаратных и программных средств могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями железнодорожного транспорта при разработке и проектировании МП систем, связанных с обеспечением безопасности движения поездов.
Реализация результатов. Основные положения диссертации вошли в "Технико-экономическое обоснование", "Технические требования" и Техническое задание" на разработку Комплексной системы интервального регулирования движением поездов на метрополитене и технические задания на разработку станционных и поездных устройств этой системы (все перечисленные документы утверждены Главным управлением метрополитенов МПС).
Вариант МП САПТ, разработанный при участии автора, прошел успешные испытания на Таганско-Краснопреснгнской линии Московского метрополитена, что подтверждено протоколом испытаний.
Разработанные методика и стенд для лабораторных испытаний и наладки МП САПТ внедрены во ВНИИЖелдоравтомагкзации и используются при создании и наладке технического и программного обеспечения САУДПМ.
Апробация рчботы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Пути -и методы ускорения научно-технического прогресса на метрополитенах страны" (Московский метрополитен, 1987г.), а также на научно-технических совещаниях отделения Связи и СЦБ ВНИИЖТа, отделения Автоматики и телемеханики ВНИИЖА.
Публикации. По результатам проведенной работы опубликовано пять печатных работ к получено авторское свидетельство на изобретение.
Структурз ч объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и пяти приложений.
Общий объем составляет 21S страниц, текстовая часть работы изложена на 149 страницах и содержит 7 таблиц, 65 рисунков. Список литературы содер:хш 102 наименования.